Presentación de Elementos de protección.ppt
- 1. En las instalaciones eléctricas residenciales o industriales, pueden presentarse corrientes mayores que las de los valores nominales o máximos de operación de los cables, conductores o equipos. Estas sobrecorrientes se pueden presentar básicamente por tres causas: Sobrecarga, cortocircuito y descargas electro atmosféricas. Para proteger los equipos y las instalaciones contra estas sobrecorrientes, se utilizan dispositivos que las detectan y puedan operar en un cierto tiempo, tal es el caso de elementos como fusibles, interruptores termo magnéticos y magnéticos y, pararrayos.
- 2. A continuación aprenderá los usos que les puede dar a estos elementos Fusibles: Los fusibles representan uno de los elementos más antiguos en cuanto a su uso, de los sistemas eléctricos. Los fusibles se utilizan para proporcionar protección a circuitos de iluminación y arranque de motores. Aunque los fusibles han sido reemplazados por los interruptores termo magnéticos, aún se siguen utilizando.
- 3. El fusible está constituido por un hilo metálico o lámina que se funde por efectos del calor producido por el paso de la corriente eléctrica. El metal más empleado en el dispositivo de protección, en los fusibles es el plomo, por su baja temperatura de fusión. En algunos casos se emplea la plata alemana y el cobre, el fusible se monta sobre un cuerpo aislante que puede tener diferente forma y tamaño.
- 4. La protección que brindan estos interruptores, está orientada a prevenir daños a conductores y aislamientos por las corrientes excesivas que puedan circular, debido a un corto circuito de fase a tierra ó entre fases. Los interruptores que se utilizan en instalaciones de baja tensión (menores de 1,000 Voltios) son los más utilizados y se dividen en dos categorías:Tipo magnético y termo magnético.
- 5. El mecanismo interno de los interruptores automáticos, consta de una cinta bimetálica y de contactos accionados por resortes. La cinta bimetálica se hace con diferentes metales, como acero y bronce, firmemente unidos cara a cara en caliente. La cinta actúa como el martillo de una pistola para mantener pegados los contactos. Cuando por el interruptor fluye más corriente que la nominal, el calor hace que los dos metales se dilaten en cantidades y proporciones diferentes, lo que provoca que la cinta se flexione. Los contactos accionados por resortes se separan interrumpiendo el flujo de corriente.
- 6. Los desperfectos y destrucciones que ocasionan las descargas electro atmosféricas en los edificios se producen, sobre todo, cuando la descarga atraviesa partes aislantes como madera, ladrillo, piedra y otros materiales aislantes. Los pararrayos son elementos utilizados para la protección de sobrecorrientes causadas por estas descargas, en la figura 2.29 puede apreciar un pararrayos protegiendo un edificio.
- 10. La electricidad atmosférica es causada por las cargas de electricidad estática, existentes en las nubes, como se observa en la figura. El origen de la electricidad atmosférica no ha sido suficientemente estudiado todavía, aunque parece ser que la acumulación de cargas eléctricas es causada por el rozamiento de las gotas de lluvia con el aire de la atmósfera, y en menor grado, por la fragmentación de las gotas grandes de agua, en gotas más pequeñas.
- 11. Al caer el agua procedente de las nubes sobre la tierra, en forma de lluvia, la tierra se carga de electricidad positiva y las nubes se van cargando a su vez, de electricidad negativa. El conjunto nube-tierra, resulta ser como las dos placas de un capacitor que se va cargando cada vez más; existe un momento en el que el potencial entre la nube y la tierra es tan elevado, que se produce la llamada descarga atmosférica o rayo. Cuando sucede la descarga se restablecen las cargas equilibradas entre las nubes y la tierra. Las tensiones que se ponen en juego en las descargas atmosféricas son enormes y se pueden evaluar, sólo aproximadamente, entre 5,000 a 10,000 Voltios por centímetro de distancia, entre nube y nube o entre nube y tierra.
- 12. Las intensidades de corriente en las descargas atmosféricas son también bastante elevadas y oscilan entre 10,000 y 200,000 Amperios, aunque este último valor puede considerarlo poco usual. El rayo tiende a seguir en su trayectoria, el recorrido más fácil o sea el de mayor conductividad. Por esta razón, en la tierra las descargas se establecen en los puntos más elevados y dentro de éstos, los de extremos más agudos: los árboles más altos de un bosque, los edificios más altos de una ciudad, las chimeneas, torres, etc. eligiendo (o pareciendo siempre elegir), los que tienen mejor contacto o conductividad con la tierra, es decir, los sitios húmedos.
- 13. Una instalación de pararrayos consta de los órganos de captación de las descargas denominados puntas, lanzas o pararrayos propiamente dichos, los conductores o conexiones entre los órganos de captación y las tomas de tierra o lugares de disposición de la descarga. Un pararrayos bien instalado y conectado a tierra, protege una zona incluida dentro de un cono de protección, cuyo vértice está en la punta del pararrayos y tiene por base un círculo, de radio igual al doble de la altura del pararrayos, esto puede visualizarlo en la figura.
- 14. La lanza metálica que constituye el pararrayos propiamente dicho, está destinada a la recepción del rayo. La punta del pararrayos está construida de material difícilmente fusible; antes se construían estas puntas de platino, pero este metal resulta demasiado caro, por lo que actualmente se construyen puntas de tungsteno que dan buen resultado; vea en la figura, dos tipos de puntas de pararrayos, empleadas normalmente en este tipo de instalaciones.
- 15. El resto de la lanza del pararrayos se fabrica de hierro o de acero galvanizado. La longitud total de la lanza está comprendida entre 0.5 y 2 m de longitud y su sección, circular o cuadrada, no debe ser inferior a 500 mm2 en la base de la lanza, lo que equivale a un cuadrado de 70 mm de lado o un círculo de 80 mm de radio.
- 16. Generalmente se emplea cable desnudo de cobre y su sección mínima debe ser de 25 mm2; también puede utilizarse aluminio y en este caso, su sección mínima ha de ser de 50 mm2. El empleo de hierro o acero, recubierto con zinc que fueron muy utilizados en otras épocas, no es recomendable. La forma de la sección es indiferente: puede ser circular, cuadrada, rectangular, etc. No es necesario que los conductores se aíslen del edificio que tienen que proteger, pero su fijación a la fachada ha de ser muy sólida. Las partes metálicas del edificio (ventanas, puertas, etc.), así como las grandes masas metálicas (máquinas eléctricas y mecánicas, calderas, etc.), debe empalmarlas a los conductores, con lo que la protección contra las descargas atmosféricas, resulta mucho más eficiente; los empalmes han de hacerse muy cuidadosamente.
- 17. Es preferible instalar por lo menos dos líneas independientes, alejadas lo más posible una de otra, con tomas de tierra independientes. Los conductores debe montarlos de manera que sigan una trayectoria lo más vertical y menos ondulada que sea posible, evitando los cambios bruscos de dirección y haciendo que sean siempre descendentes. La figura, indica la posición correcta a, la admisible b, y la incorrecta c, de los conductores de un pararrayos.
- 18. Esta Parte de la protección contra descargas atmosféricas es de importancia primordial, ya que una mala toma de tierra, no solamente hace ineficaz la instalación del pararrayos, sino que, en caso de tormenta, la situación es más peligrosa que si no lo hubiera instalado. La toma de tierra está constituida por una placa metálica, una varilla ó ambas, preferiblemente fabricadas de cobre, estaño o hierro galvanizado. Las formas constructivas de las tomas de tierra son muy variadas. En la figura puede observar las formas más utilizadas.
- 20. La lanza del pararrayos está fabricada de un material resistente a la corrosión, por lo que ésta, no necesita ningún tipo de mantenimiento, únicamente debe darle mantenimiento a los soportes de los conductores, los cuales, deben estar sujetos firmemente a la pared para que al mismo tiempo, sujeten los conductores a tierra.
- 21. Existen algunas medidas de seguridad que debe tomar en cuenta, cuando monte las partes que constituyen el conjunto del pararrayos. a) Seguridad con los andamios y escaleras Cuando utilice escaleras o andamios para colocar el pararrayos en el lugar adecuado, debe cerciorarse de que los peldaños de las escaleras o las barandas de los andamios, estén en buenas condiciones para soportar su peso, el de la herramienta y el del equipo adicional. b) Seguridad con las tormentas Durante la colocación del pararrayos debe tomar en cuenta las tormentas eléctricas, ya que el trabajo del pararrayos es atraer la descarga hacia él. Nunca instale la lanza ni los conductores del mismo, durante una amenaza o el desarrollo de una tormenta.
- 22. Las tierras físicas son utilizadas para proteger defectos de aislamiento de circuitos y equipo eléctrico, también son utilizadas como punto de contacto entre el pararrayos y el suelo. Definición de tierras físicas Son varillas o electrodos de acero de un diámetro de 5/8", colocadas verticalmente en el suelo, unidas por medio de conductores gruesos, unidos a su vez, por medio de mordazas ó pernos partidos.
- 23. Una instalación de puesta a tierra consta de una toma de tierra y un conductor de puesta a tierra. Las tierras físicas son conductores introducidos en la tierra, que hacen contacto eléctrico con ella, por medio de un electrodo o placa de acero recubierto con cobre.
- 24. Están formadas por tubos o perfiles de acero galvanizado recubiertos de cobre, como lo representa la figura, y se colocan en la tierra verticalmente. Su longitud depende de la resistencia de difusión necesaria. Si no se consigue dicha resistencia con una varilla, se colocan varillas conectadas en paralelo, la distancia mutua entre dichas varillas debe ser como mínimo el doble de la longitud efectiva de cada una.
- 25. Son placas de acero galvanizado de 1 m2 de superficie y aproximadamente de 3 mm de espesor. Las placas debe introducirlas en posición vertical. La figura muestra las formas usuales de las placas de toma de tierra.
- 26. El borde superior de la placa debe estar situado como mínimo, 1 metro por debajo del suelo, sin son necesarias varias placas en paralelo para conseguir el valor deseado de la resistencia de difusión, las placas deben guardar entre sí, una distancia mínima de 3 metros.
- 27. Anteriormente se utilizaban materiales como carbón mineral, cal y sal común. Actualmente se utilizan varios materiales efectivos como Bentonita y Gel. Estos materiales ayudan a que la humedad permanezca en el lugar donde se ha introducido la varilla o placa. Los mismos debe añadirlos adecuadamente, pues algunos de ellos son corrosivos y destruyen la varilla o la placa. Algunos suelos no necesitan de estos materiales, ya que permanecen con un buen porcentaje de humedad.
- 28. Para instalar una tierra física, debe seleccionar un lugar que permanezca siempre por debajo del nivel de humedad permanente. Luego debe hacer un agujero (también llamado fosa) de 1m2, con una profundidad de 2 m. Este le servirá para colocar la varilla o placa de acero. Debe colocar una mordaza o perno partido para sujetar el cable desnudo, antes de introducir la varilla, de lo contrario se le hará “cabeza” a la misma y no podrá colocar la mordaza.
- 29. Después de colocar la mordaza, debe introducir la varrilla o placa en el centro del agujero, quedando sobre la superficie del agujero una longitud de 50 cm. efectivos de varillas.
- 30. Debe calzar la varilla, con tierra del suelo, de forma que cuando aplique la bentonita en las paredes del agujero, ésta, no toque la varilla o electrodo a tierra. Nunca utilice agua para humedecer la tierra, la razón de esto es que esta desaparecerá días después, y la tierra física elaborada ya no tendrá la misma constitución. A medida que le agrega la tierra, es fundamental que ésta, esté bien compactada, es decir, que debe utilizar un mazo o un compactador mecánico para eliminar las tierras sueltas.
- 31. El número de fosas con electrodos, varía, dependiendo de la estructura del suelo donde se introducirán los electrodos o varillas. Si fuera necesario hacer otros agujeros en el suelo, porque la impedancia o resistencia no es la adecuada (más de 4W), debe hacerlos a una distancia uno del otro, de aproximadamente la longitud de una varilla, y en forma de cuadrado o rectángulo.
- 32. La medición de las impedancias de las tierras físicas, resulta una operación muy importante y se realiza para asegurar que sea menor de 4 ohmios. Esta medición debe realizarla con un aparato llamado Megóhmetro o medidor de tierras físicas, el cual puede ser digital o análogo.
- 33. El Megóhmetro funciona por medio de descargas de voltajes elevados. Por lo que debe utilizar zapatos industriales y guantes aislantes, durante la prueba de medición de la impedancia de la tierra física. Precaución con los agujeros profundos Los alrededores de los agujeros deben estar señalizados con anuncios de peligro, para evitar que personas ajenas a la prueba caigan en ellos y resulten con serios daños personales. Precaución con las herramientas El azadón es una herramienta con filo agudo, debe utilizar botas industriales que le cubran arriba de los tobillos. Así mismo en la manipulación de la varilla o electrodo a tierra, debe tener precaución de no causar daño a las personas que estén en sus alrededores.